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Auteur(s)
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Michel DUCHEMIN : Ingénieur de l’Institut Catholique d’Arts et Métiers de Lille - Ingénieur de l’École Supérieure de Soudure Autogène de Paris - Chef de Produit ferroviaire à la Société Ressorts Industrie
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Dans cet article, nous étudierons différents exemples d’utilisation des ressorts lors de détente, de suspension élastique et de choc.
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2. Suspension élastique
La suspension d’un véhicule comprend un ensemble de dispositifs destinés à atténuer les effets des inégalités du sol qui soumettent les roues à des changements rapides de hauteur et, par suite, à des accélérations et des modifications dans la répartition des charges et des pressions sur le sol, qui se traduisent par des vibrations imprimées au véhicule et à ce qu’il transporte.
Les principaux rôles de la suspension sont alors :
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d’abord, de filtrer les chocs et vibrations reçus par les roues ;
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en second lieu, de maintenir à chacune la force et l’adhérence sur le sol ;
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enfin, et pour tous les véhicules comportant plus de trois roues, de répartir la charge entre toutes les roues.
Toutes sortes de combinaisons sont possibles entre la suspension à roues indépendantes et le bogie qui réunit la suspension de plusieurs essieux.
Chaque suspension comprend, en général, plusieurs étages (figure 4) caractérisés chacun par sa flexibilité et son amortissement (articles Isolation antivibratoire et antichocs. Définitions et principes physiques et Solutions technologiques et industrielles dans ce traité).
Dans une automobile, par exemple, le premier étage est réalisé par les pneumatiques, le deuxième étage par les ressorts de suspension montés en parallèle avec les amortisseurs hydrauliques et le troisième étage par le garnissage des sièges.
Pour le matériel ferroviaire, le premier étage suspend le rail entre une semelle en caoutchouc cannelé et une attache élastique ; les étages suivants sont disposés dans les bogies et comprennent au moins une suspension primaire équipée de ressorts et d’amortisseurs. Les voitures de voyageurs sont portées en plus par une suspension secondaire et comportent des sièges à ressorts.
2.1 Mouvement oscillatoire
Soit un ressort qui porte une masse m de poids P 0 (figure 5). Sous la force P 0 , le ressort est en équilibre à la hauteur H 0 . Si l’on ajoute une force supplémentaire Q , le ressort se comprime à la hauteur H 1 en emmagasinant une énergie supplémentaire. Si l’on retire brusquement la force Q , l’énergie supplémentaire est...
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